Прочность усиленных вулканизатов

До сих пор рассматривался вопрос о прочности связи наполнителя с каучуком, но прочность вулканизата зависит также и от прочности самого каучука, так как разрыв может происходить не только по поверхности соприкосновения наполнителя с каучуком, но и по каучуку, если его прочность будет ниже прочности связи каучука с наполнителем. Поскольку прочность ненаполненных вулканизатов большинства синтетических каучуков не велика, то следует предполагать, что при усилении каучука наполнителями происходит изменение структуры самого каучука, приводящее к повышению его прочности. [c.171]

Введение 30 масс. ч. технического углерода марки MP в сополимеры с малым содержанием хлора вызывает значительное их усиление, в то время как для сополимера, содержащего 16,98% хлора, этот эффект гораздо ниже. Поэтому прочность наполненных вулканизатов всех исследованных сополимеров практически одинакова (примерно 30 МПа), хотя по напряжению при удлинениях 300% и 500% они существенно различаются. Наибольшие напряжения имеют вулканизаты сополимеров с большим содержанием хлора. [c.198]

Изложенные выше положения о механизме усиления вулканизатов каучуков термопластичными полимерами справедливы при наличии термодинамически несовместимой двухфазной системы. В совместимой однофазной каучуко-смоляной системе, например ПВХ + СКН, эффект повышения прочности в основном связан с гистерезисными свойствами такой системы, Предполагается также, что повышению прочностных свойств каучука способствуют водородные связи или дипольное притяжение высокоорганизованных структур [c.79]

Эффект действия наполнителей зависит как от природы и свойств наполнителя и каучука, так и от условий их применения. С увеличением содержания активного наполнителя в резиновой смеси постепенно увеличивается предел прочности при растяжении, сопротивление истиранию и раздиру, повышаются модули и твердость вулканизатов, но это происходит только до некоторой степени наполнения, после достижения которой наблюдается понижение первых трех показателей. Количество наполнителя в резиновой смеси, при котором наблюдается наибольший эффект усиления каучука называется оптимальной дозировкой наполнителя. [c.168]

Ослабление межмолекулярного (взаимодействия между элементами ассоциатов сопровождается уменьшением эффекта усиления со стороны частиц микрофазы и снижением прочности вулканизатов. [c.127]

Независимо от уменьшения прочности вулканизата их модули, твердость и жесткость увеличиваются как в наполненных, так и в ненаполненных смесях, а относительное удлинение и сопротивление многократному растяжению снижаются. Подобное результаты получены при усилении НК полимером, содержащим 90% связанного стирола 33, [c.49]

В присутствии наполнителей прочность при введении алкил-фенол о-форм альдегидных смол также снижается. Таким образом, для получения усиления неполярного каучука даже модифицированной фенольной смолой требуется создать оптимальные условия, обеспечивающие необходимую взаиморастворимость на границе раздел фаз смоляного наполнителя и каучука. С увеличением степени взаимной растворимости сь олы и каучука (до определенного предела) усиливающий эффект фенольной смолы будет расти. Применяя смолу с меньШей полярностью, а также используя вместо фенола. анилин, получаются вулканизаты с высокими прочностными свойствами В этом случае прочность вулканизата увеличивается также ограниченно (рис. 44), однако добавление смолы сверх 60, вес. ч, не вызывает столь резкого падения прочности, при этом растет твердость и снижается относительное удлинение. Применение анилино-формальдегидной смолы повышает бензостойкость вулканизатов СКС-30, а морозостойкость таких резин снижается мало (рис. 45). Замена анилина толуидином еще больше снижает параметр растворимости смолы и улучшает ее совместимость с каучуками и увеличивает прочность вулканизатов [c.103]

При введении в смесь бутадиен-стирольного каучука (СКС-ЗОАРК) 5—10 вес. ч. резорцино-формальдегидной смолы, 5—10 вес.ч. резотропина повышается прочность вулканизата до 170 кгс см , а сопротивление истиранию достигает 100— см 1 квТ Ч). Вулканизаты с резорцино-формальдегидной или эпоксиаминной смолой при повышенной температуре более прочны, чем сажевые вулканизаты. Применение эпоксиаминной смолы ма )ки 89 в 2—3 раза повышает прочность вулканизата при 100° С по сравнению с сажевыми резинами. Такое явление объясняется возникновением химических связей между смолой и каучуком и меньшим влиянием межмолекулярного взаимодействия на процесс усиления. Эти выводы подтверждаются также высоким содержанием геля, большей скоростью релаксации и большим значением равновесного модуля вулканизатов со смолой [c.117]

Зародышеобразующее действие микрогетерогенных серных вулканизационных структур сказывается и на поведении серных вулканизатов при растяжении. При исследовании НК, цис-полибутадиена, 1,4-1(ис-полиизо-прена и полихлоропрена [126 131 132] показано, что резины, содержащие полисульфидные связи, начинают кристаллизоваться при меньших деформациях, степень кристалличности быстрее возрастает с деформацией, а предельная степень кристалличности оказывается выше, чем у резин, содержащих моносульфидные и С—С поперечные связи. Роль кристаллических областей при разрушении резины обычно рассматривают (А. П. Александров, Ю. С. Лазуркин, 1944 г. Д. Джи, 1947 г. Л. Вуд, 1948 г.) сходной с ролью частиц усиливающего наполнителя, поэтому повышенной статической прочности можно ожидать при повышении степени кристалличности, уменьшении размеров кристаллических образований и усилении ориентации аморфной фазы [125]. Если при изотермической кристаллизации наличие в полисульфидных вулканизатах большого числа дисперсных частиц вулканизационной структуры препятствует росту ламеллярных кристаллов (со складчатыми цепями), то при деформации они благодаря ориентации граничного слоя каучука способствуют образованию фибриллярных кристаллов (с вытянутыми цепями) и увеличению степени кристалличности. Можно полагать, что в результате перегруппировки слабых связей в составе микрогетерогенных вулканизационных структур усиливается и ориентация кристаллических образований в направлении растяжения. [c.260]

Возрастание усиливающего действия наполнителя, как правило, сопровождается увеличением тангенса угла механических потерь наполненных резин в зоне плато. Поскольку эффект усиления, в частности возрастание прочности эластомера, находится в прямой зависимости от адсорбционной способности наполнителя, то естественно предположить, что релаксационные процессы, протекающие ра границе каучук-наполнитель, в силу цепного строения молекул каучука даже при малой поверхности раздела фаз вносят заметный вклад в вязко-упругое поведение каучуковой фазы. С другой стороны совпадение в достаточно широком диапазоне концентраций наполнителя коэффициентов а для наполненных и ненаполненных вулканизатов [48] свидетельствует о том, что молекулярный механизм релаксационных процессов в наполненных эластомерах, по-видимому, тот же, что и в ненапол-ненных. [c.141]

Природа связей полимер — наполнитель и их роль в усилении эластомеров рассмотрена Репером [463], на основании анализа деформационных свойств показавшего, что прочность существующих в вулканизатах связей характеризуется весьма широким спектром сил. Из данных о набухании наполненных систем можно раздельно определить концентрацию физических связей (сцеплений) - макромолекул с поверхностью, ограничивающих степень набухания, и число химических поперечных связей. [c.252]

Влиянне свойств эластомера на адгезию между компонентами и прочность наполненных Систем. Для оценки влияния полярных групп в эластомере на эффект усиления испытаниям подвергали как смеси нитрильных каучуков с сажей ДГ-100, так и наполненные сажей вулканизаты [31]. Сравнивались вулканизаты с одинаковой степенью поперечного сшивания Мс — 3700). [c.342]

Исходя из этого, логично предположить, что усиление сажей также основано на образовании таких скользящих связей между полимером и поверхностью сажи. Каким образом осуществляется это относительное перемещение полимерных цепей и твердой поверхности, в деталях пока не установлено, однако эта концепция подтверждается характером зависимости предела прочности от типа поперечных связей в ненаполненных вулканизатах на основе натурального каучука в карбоксилатных каучуках и в поливинилпиридино-вых эластомерах При серной вулканизации натурального каучука, проведенной в условиях, обеспечивающих наиболее высокий предел прочности при растяжении, образуется множество сравнительно мало устойчивых полисульфидных связей, Вулканизаты с более стабильными моно- и дисульфидными связями, возникающими при бессерной вулканизации тиурамом, имеют более низкий предел [c.465]

Вулканизаты ненаполненных смесей этилен-пропиленовых каучуков (двойных и тройных) имеют низкий предел прочности при разрыве. Большой эффект усиления достигается введением углеродных саж и минеральных наполнителей. [c.403]

Если считать показателем усиления прочностные свойства вулканизатов, то усиливающее действие в большей степени проявляется в смесях на основе неопрена типа чем типа О. Это следует из того, что при одинаковом наполнении вулканизаты из неопрена типа Ш имеют более высокий модуль, а в ряде случаев и более высокий предел прочности при разрыве. С другой стороны, сопротивление раздиру вулканизатов на основе неопренов типа W примерно на 10% ниже, чем для неопренов типа О. [c.246]

Эффект усиления наполнителями наглядно иллюстрируется их способностью повышать предел прочности аморфных каучуков при растяжении. Десятикратное увеличение прочности при добавлении Юобъемн. ч. усилителя общеизвестно. На вопрос о причине такого большого увеличения прочности в настоящее время получен лишь частичный ответ. Давно известно, что для того, чтобы наполнитель повышал прочность каучука, его частицы должны быть хорошо диспергированы и обладать высокой адгезией к каучуку. Этим легко объясняются данные, подобные представленным на рис. 1.6. Как видно на примере обычного вулканизата бутадиен-стирольного каучука, наполненного сажей НАР, предел прочности наполненных вулканизатов при растяжении в результате повышения температуры снижается почти до прочности ненаполненного вулканизата. Эго явление вначале объясняли чувствительностью связей каучук — наполнитель к температуре, т. е. тем, что наполнитель при таких высоких температурах не обладает высокой адгезией к каучуку. Однако при этом следует напомнить, что при высоких температурах эффект смягчения невелик и, следовательно, связи каучук — наполнитель не разрушаются. Таким образом, причину уменьшения прочности при повышенных температурах следует искать в чем-то другом. [c.29]

Исследуя механизм усиления каучуков термореактивными смолами, необходимо иметь в виду, что эффективность усиления при любых способах совмещения и типах применяемых смол выявляется в основном лишь после вулканизации каучуко-смоляной системы. На рис. 65 приведены прочностные показатели невулканизованных пленок каучука с феноло-анилино-формальдегидной смолой и полистиролом, совмещенных при 150° С, и их вулканизатов. При сравнении прочностных показателей видно, что в невулканизованном состоянии каучуко полистирольные системы обладают большей прочностью, чем каучуко-фенольные системы. После вулканизации соотношение прочностей меняется. Такое явление можно объяснить возмож- [c.134]

Размягчение, вызванное предшествующей деформацией, также тесно связано с рассеянием энергии или гистерезисом. Гистерезис в наполненных вулканизатах может быть вызван рядом причин, из которых, согласно Маллинзу [270], наиболее важны следующие 1) разрушение вторичных образований частиц наполнителя 2) перестройка молекулярной сетки без разрушения ее структуры 3) разрушение структуры сетки разрыв связей наполнитель — каучук или поперечных связей молекулярной сетки. Все эти процессы могут происходить одновременно. Однако разрушение структуры сетки, обусловленное разрывом связей между каучуком или наполнителем или разрушением поперечных связей, незначительно влияет на рассеяние энергии при малых и умеренных деформациях. В основе сеточных теорий усиления, рассмотренных Бики [536], лежит положение о том, что между цепями каучука и частицами усиливающего наполнителя существуют прочные связи и что неподвижные узлы сетки, образованные такими связями, оказывают влияние на механические свойства резины. Степень этого влияния зависит главным образом от числа связей и их прочности, а также от подвижности частиц наполнителя в среде каучука. Для [c.267]

Благодаря этому вулканизаты ненаполненных смесей хьз К. к. ло прочностным свойствам практически не уступают вулкапизатам натурального каучука и значительно превосходят вулканизаты аналогичных эмульсионных каучуков, не содержащих карбоксильных групп. Прочность и модули вулканизатов при растяжении повышаются с увеличением содержания в К. к. звеньев метакриловой к-ты (см. рис.). Введение активных наполнителей в К. к. не вызывает, как и в случае кристаллизующихся каучуков (натурального, хлоропренового и др.), заметного эффекта усиления. Резины из К. к. характеризуются исключительно высоким сопротивлением разрастанию трещин при многократном изгибе, а также высокой износостойкостью (табл. 2). [c.476]

Некремнеземные наполнители применяют большей частью в тех случаях, когда к механическим свойствам вулканизата не предъявляют высоких требований ухудшение механических свойств компенсируется низкой стоимостью наполнителя. Для усиления некоторых специфических свойств, например твердости, стойкости к высоким температурам и химическим реагентам, эти наполнители можно применять самостоятельно или в комбинации с более активными наполнителями. Обычно их применяют для приготовления пастообразных смесей. Так, например, карбонат кальция [136, 318] с диаметром частиц менее 4 х применяется главным образом для получения цементов и паст. При обычной переработке получается эластомер с очень малой прочностью и удлинением. [c.369]

Для производства паст и продуктов, особенно стойких к химическим реагентам, применяют главным образом двуокись титана [136, 318, 339, 1047, 1291, 1641, 1756, 1759, 1999]. Однако ее высокая стоимость не компенсируется хорошим усилением (достигается предел прочности 35 кг1см, ее недостатком является также значительная остаточная деформация—около 100% при 200° [иП2]. Двуокись титана встречается в природе в виде минералов рутила или анатаза. Рутиловые окислы дают более эластичные вулканизаты, анатазовые—кожеподобные применяют наполнитель со средним размером частиц 0,3 [а и удельной поверхностью 9 ж /г. Раньше применяли смеси двуокиси титана с окисью, цинка [318, 1047], однако последняя значительно понижала диэлектрические свойства вулканизата [иИ2]. [c.369]

В смесях нз Б.-с. к. с неокраши-ваюп],ими антиоксидантами применяют активные минеральные наполнители (до 100 мае. ч.), к-рые по их усиливающему действию располагаются в след, ряд тонкодисперсная двуокись кремния > гидратированные силикаты А1 и Са> активный осажденный СаСОд. Наиболее активные минеральные наполнители повышают жесткость (вязкость) смесей, что затрудняет их переработку. Для улучшения диспергирования минеральных наполнителей в смесях применяют 5—10 мае. ч. кумароно-инденовых смол. Активные минеральные наполнители замедляют вулканизацию в этих случаях в смеси вводят, кроме ZnO и стеариновой к-ты, и другие активаторы вулканизации (2—4 мае. ч ) — триэтаноламин, диэтаноламин, диэтиленгликоль. Для иовышения эффекта усиления Б.-с. к. минеральными наполнителями, в особенности двуокисью кремния, используют высокотемпературную обработку смесей на вальцах или в резиносмесителях при — 150° С. Для получения резин на основе Б.-с. к. с определенным комплексом свойств широко применяют комбинации различных активных минеральных наполнителей, напр, смесь активного осажденного мела, придающего вулканизатам высокую прочность при растяжении, но низкий модуль, с каолином, позволяющим получать вулканизаты с высокхш модулем. [c.170]

Резиновые смеси. Повышенная скорость вулканизации ограничивает возможности применения В. к. в композициях с др. каучуками. При использованин В. к., содержащих менее 5% винилпиридина, получают вулканизаты на основе композиций двух полимеров с удовлетворительными физико-механич. свойствами. Для усиления В. к. применяют гл. обр. сажи. Активные сажи, к-рые обеспечивают получение вулканизатов с прочностью при растяжении до 35 Мн/м (350 кгс/см ), применяют в умеренных количествах из-за резкого повышения жесткости смесей и модуля вулканизатов. Саженаиолненные резиновые смеси на основе В. к. имеют низкую клейкость. [c.211]

Полиамиды с температурой плавления 150—175° С можно применять в качестве усилителей резин, в первую очередь на основе бутадиен-нитрильных и хлоропреновых каучуков. Каучук предварительно может быть смешан со смолой, а смола с пластификатором. Смешение осуществляется в червячных прессах или закрытых смесителях. Вулканизующие вещества вводят обычным способом на вальцах. Если до вулканизации смесь растянуть, то модули и прочность вулканизата в результате ориентации полиамида повышаются. Таким способом моигно получить резины твердостью 90 с содержанием смолы до 100 вес. ч. Усиление полиамидными смолами рекомендуется для получения масло-бензостойких изделий с высокой твердостью и эластичностью. Иминные группы в молекуле смолы активируют вулканизацию каучука серой, поэтому низкомолекулярные полиамидные смолы могут использоваться как ускорители вулканизации. [c.397]

Как и в случае ненаполненных вулканизатов, прочность при растяжении усиленных материалов зависит от скорости деформации и температуры и подчиняется принципу температурно-вре менной суперпозиции. На рис. 10.22 показана зависимость прочности при растяжении от времени до разрушения для непаполпеп-ных вулканизатов и нескольких усиленных композиций. Если обе фазы находятся в стеклообразном состоянии (крайние левые участки кривых), то усиления образцов пе происходит. В области же высокоэластичности прочность может быть увеличена в 10 раз при введении 25% полистирола. Возвращаясь к рис. 10.21, мы видим, что возрастание прочности при растяжении почти точно соответствует увеличению модуля в области плато высокоэластичности для соответствующих композиций, что подтверждает изложенную выше термодинамическую теорию, так как может быть получено аналогичное отношение А До. Используя теорию Смита об огибающей разрывов [843], Мортон и др. нашли, что кривые для нескольких вулканизатов налагаются (рис. 10.23). Из огибающих разрывов, изображенных на рис. 10.23, нельзя сделать вывода об усилении, как из рис. 10.22. Мортон и др. обнаружили также, что более мелкий наполнитель обеспечивает большую прочность при растяжении при любых температуре и скорости деформации. Основной вывод, сделанный Мортоном и др., состоит в том, что действие усиливающих наполнителей сводится к увеличению вязкости матрицы (см. также гл. 12). [c.275]

Рис. 10.24. Сравнение температурной зависимости прочности при растяжении триблочного сополимера СБС Kraton 101 ( ), вулканизата бутадиен-сти-рольного каучука, содержащего 25% (об.) латексного полистирола со сферическими частицами размером 350 A (О) [648] и вулканизата бутадиен-стирольного каучука, усиленного 30% (масс.) углеродной сажи HAF (Д) [648, 846].

По степени упрочнения при введении усиливающих наполнителей каучуки разделяются на две группы. Наибольшее усиление (в 10—12 раз) наблюдается для не-кристаллизующихся каучуков (бутадиен-стирольных, бутадиен-нитрильных и др.). Прочность вулканизатов на основе кристаллизующихся каучуков (натуральный, хло-ропреновый, бутилкаучук) при усилении наполнителями увеличивается незначительно (в 1,1—1,6 раза). При растяжении кристаллизующихся каучуков происходит их частичная кристаллизация. Образующиеся кристаллиты играют роль активных наполнителей и придают резинам повышенную прочность. Кристаллиты каучука тонко диспергированы в резине и прочно связаны с аморфной фазой. Слабое влияние активных наполнителей на прочность резин из кристаллизующихся каучуков обусловлено тем, что к моменту разрыва вследствие кристаллизации каучука резина содержит близкое к оптимальному наполнению количество кристаллитов. [c.47]

Из приведенных данных следует, что увеличение удельной поверхности ферритового наполнителя (примерно на порядок) в вулканизатах на основе натурального каучука не приводит к повышению их прочности. Введение в смесь на основе полярного каучука СКН-40 ферритовых порошков, мало отличающихся друг от друга по удельной поверхности (0,49 и 0,56 м г), приводит к некоторому увеличению предела прочности при растяжении магнитномягкой резины, т. е. в полярном каучуке проявляются усиливающие свойства ферритовых наполнителей [134]. Однако наиболее резкое усиление прояв- [c.119]

Свойства солевых вулканизатов определяются свойствами дисперсной фазы (микрогетерогенных узлов цепи), дисперсионной среды (каучуковой фазы) и интенсивностью взаимодействия между ними. Так, ненаполненные солевые вулканизаты каучуков нерегулярного строения, например бутадиен-стирольного, бутадиен-нитрильного, имеют прочность при растяжении до 16—18 МПа, тогда как соответствующие пероксидные вулканизаты только 1,5— 2,0 МПа. Однако при замене метакрилата магния на заранее за-полимеризованный полиметакрилат магния усиления пероксидно- [c.256]

Сажи — осйовные наполнители, применяемые в производстве РТИ. Особенно велико значение сажи в резинах на основе некристаллизующихся СК, ненаполненные вулканизаты которых имеют низкий предел прочности на разрыв. Усиление каучуков сажами — явление сложное и еще недостаточно исследованное (табл. 3). [c.41]

Чрезвычайно важно, что дезактивация посредством графптизации не лишает сажу полностью усиливающего действия , хотя действи-те.тьно вызывает глубокие изменения (табл. 4.1). Без сомнения, графитизация снижает способность сажи к усилению (это доказывается данными по пределу прочности при растяжении), однако сравнение с ненаполкенными вулканизатами показало, что в основном эта способность сохраняется. Сказанное лучше иллюстрируется данными для бутадиен-стирольного каучука (табл. 4.1), чем результатами Шейфера и Смита которые использовали натуральный каучук. [c.118]

Промоторами называются вещества, вводимые в маточную смесь эластомера с сажей до или во время смешения с целью повышения эффективности усиления и следовательно, получения вулканизата с повышенными физическими свойствами. Вулканизаты, полученные из таких смесей обладают меньшим гистерезисом, повышенными модулем и электросопротивлением, меньшей твердостью и лучшим сопротивлением истиранию при практически тех же пределе прочности и относительном удлинении при растяжении. Повышение эффективности усиления эластомеров сажами в течение многих лет являлось предметом обширных исследований, успех которых эыл обусловлен применением модифицированных саж, высокотемпе-эатурного смешения и промоторов, активирующих взаимодействие между сажами и эластомерами во время смешения (улучшение диспер-тарования). Хотя термообработка (высокотемпературное смешение) Л химическое активирование, часто применяющиеся одновременно, приводят к улучшению одних и тех же физических свойств вулка-1изата, их обычно рассматривают как вполне самостоятельные процессы. [c.211]

Термин усиление используется в наиболее общепринятом смысле в соответствии с определением Паркинсона под усилением понимается введение в каучук веществ, имеющих частицы малых размеров, которые придают вулканизату высокое сопротивление истиранию и раздиру, высокий предел прочности при растяжении, а также несколько повышают его жесткость . Ли-Дагмор разделяет усиливающие вещества на три класса сажи, неорганические материалы и органические вещества. [c.416]

Сажи, как известно, являются наиболее распространенными усилителями для каучуков. При введении их в натуральный каучук повышаются напряжение при удлинении вулканизатов, предел прочности при разрыве и износостойкость резиновых изделий. По физико-механическим свойствам ненаполненные (бессажевые) вулканизаты бутадиен-стирольного каучука уступают вулканизатам из натурального каучука. Однако добавление сажи приводит к тому, что физико-механические свойства вулканизатов бутадиен-стирольного (и бутадиен-метилстирольного) каучука значительно повышаются. Это видно из следующих данных. Если ненаполненные сажей резиновые смеси на основе бутадиен-стирольных каучуков имеют предел прочности при разрыве 20—30 кгс1см , то при усилении резиновых смесей сажей предел прочности при разрыве вулканизатов составляет уже 200—280 кгс1см . Из этих данных видно, что при использовании бутадиен-стирольного каучука сажи играют еще большую роль, чем при изготовлении резиновых изделий из натурального каучука. [c.314]

В результате наполнения вулканизата 30 масс. ч. сажи в 10 раз увеличивается прочность при 20 °С. Такой высокий коэффициент усиления характерен для резин в отсутствие кристаллизации [5]. Снижение температуры приводит к уменьшению коэффициента усиления (до 2 при —40 °С). Причиной этого может быть как кристаллизация, так и увеличение межмолекулярного взаимодействия в каучуке. Интенсивное возрастание вязкости при охлаждении БК начинается при более высоких температурах, чем для НК и других каучуков, и вызывает большее изменение диаграииы растяжения вулканизатов быстро увеличивается наклон начального участка и при температурах на 30 °С выше Тс, определяемой обычными методами, развивается вынужденно-эластическая деформация (рис. 68, горизонтальный участок кривых). Небольшой максимум на [c.77]

Кроме углеродной сажи (черной), в качестве минерального наполнителя применяется белая сажа — коллоидная кремние-кислота, выделяемая из растворимого стекла. Ее используют для получения белых и цветных изделий. Прочность вулканизаторов, усиленных белой сажей, превосходит вулканизаты, усиленные сажей. [c.368]